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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一性原理电子结构计算软件：,VASP,简介,基本任务,输入文件,输出文件,程序举例,操作界面,1,简介,VASP,是什么,全称,Vienna Ab-inito Simulation Package,是目前材料模拟和计算材料科学研究中非常流行的商用软件之一。,是一个采用平面波赝势,(,或缀加投影波,),方法进行从头的分子动力学模拟的软件包。,基于,(,有限温度下的，对电子气而言,),局域密度近似，自由能作为电子气密度的泛函,在每个,MD,时间步长内精确求解电子气的瞬时基态,2,基本任务,晶体的电子结构,(,如态密度、能带、电荷密度）计算,晶体的磁学性质计算,优化晶体的结构参数,内部自由度弛豫,结构弛豫,表面体系的基本性质的计算,3,POTCAR,KPOINTS,POSCAR,INCAR,输入文件,pseudopotentail file,（,赝势文件，软件本身具有，用时选择合理的即可,）,Brillouin zone sampling,（,k,点取样设置文件,）,structural data,（,描述体系结构的文件,）,steering parameters,（,计算控制参数文件,）,4,INCAR,输入文件：设置程序控制参数的值,System,、,ISTART,、,ENCUT,、,NELM,、,EDIFF,、,EDIFFG,、,GGA,、,NPAR,、,NSW,、,IBRION,、,ISIF,、,ISYM,、,LWAVE,、,LCHARG,等,例：静态计算,(,计算总能和自洽的电荷密度,),时,经验推荐自己手动设置,ENCUT,SYSTEM,ISTART,ICHARG,ISMEAR,EDIFF,PREC,等的值。,SYSTEM=Silicon,ENCUT=350,ISTART=0,ICHARG=2,ISMEAR=-5,EDIFF=1E-5,PREC=Accurate,设置标题，以说明所计算的体系,设置平面波切断动能,(,不采用默认值,),说明这次计算是一次全新的计算,按体系中的原子构造初始的原子密度,采用四面体方法,电子迭代的收敛标准是,1E-5,精度为,Accurate,可以在一行设置多个关键词（即参数）的值，但是每个关键值之间用分号,(;),隔开。如,ISMEAR=0,;,SIGMA=0.2,。,当想不用,INCAR,中某个关键词的值时，在该行前面加上井号,(#),注释掉，如,#,ISMEAR=0;SIGMA=0.2,5,POSCAR,输入文件,：,描述体系结构,例,:SiC,体系的,POSCAR,文件,第七行以字母,D,开头表示下面的是分数坐标，如果是以,C,或,K,开头表示下面的坐标是卡笛尔坐标。,Cubic SiC,3.57,0.0 0.5 0.5,0.5 0.0 0.5,0.5 0.5 0.0,1 1,Direct,0.00 0.00 0.00,0.25 0.25 0.25,Cubic SiC,3.57,0.0 0.5 0.5,0.5 0.0 0.5,0.5 0.5 0.0,1 1,Cartesian,0.00 0.00 0.00,0.25 0.25 0.25,设置体系的名称,晶格常数或缩放系数,原,(,或晶,),胞的基矢,每类原子的个数,确定按何种坐标来写原子位置,第一类原子的第一个坐标,第二类原子的第一坐标,6,如何写出具有复杂结构的晶体的,POSCAR,：,a),查到该晶体的晶格常数、空间群和乌科夫,(Wyckoff),坐标,;,b),用,Material Studio,中,Crystal builder,或其他的晶体学软件画出晶体，并得到各个原子的坐标,;,c),根据空间群国际表写出各等价位置,;,d),晶体数据库。,目前常采用的是利用,Materials Studio,中的,CASTEP,模块得到结构的数据，具体操作如下图。,7,所得到的数据所在文件夹,8,按普通格式手动输入各个,k,点,(,推荐用在计算能带时,),k-points entered manually,5,Reciprocal,0.500 0.000 0.500 1.00,0.475 0.000 0.475 1.00,0.450 0.000 0.450 1.00,0.425 0.000 0.425 1.00,0.400 0.000 0.400 1.00,标题或注释行，无特别意义,K,点的数目,以字母,R,开头表示,k,点是按倒格子坐标系,前三个数是,k,点的坐标，最后一个数是相应,k,点的权重,(,下面共,5,个,k,点,),如果是以卡笛尔坐标系来写,k,点坐标，则第三行以字母,C,开头。,KPOINTS,输入文件,:,控制,K,点的选取方式,9,POTCAR,输入文件,:,赝势文件,Si,的一种势函数的部分内容,US Si,4.00000000000000000,parameters from PSCTR are:,VRHFIN=Si:s2p2,LEXCH =CA,EATOM =115.7612 eV,8.5082 Ry,GGA =-1.4125 -1.4408 .0293 -.9884 eV,TITEL =US Si,LULTRA=T use ultrasoft PP?,IUNSCR=1 unscreen:0-lin 1-nonlin 2-no,RPACOR=1.580 partial core radius,POMASS=28.085;ZVAL =4.000 mass and valenz,RCORE =2.480 outmost cutoff radius,RWIGS =2.480;RWIGS =1.312 wigner-seitz radius(au A),ENMAX =150.544;ENMIN =112.908 eV,EAUG =241.945,10,输出文件,OUTCAR:,最主要的输出文件,DOSCAR:,电子态密度文件,EIGENVAL:,本征值文件,OSZICAR:,每次迭代或原子迟豫,(,或,MD),的信息,CHG,和,CHGCAR:,电荷密度文件,WAVECAR:,波函数文件,CONTCAR:,原子迟豫或,MD,后的体系结构文件,IBZKPT:,布里渊区中的,k,点,PCDAT:,对关联函数,XDATCAR:,在,MD,时,原子位置变化的跟踪文件,PROCAR,和,PROOUT:,波函数投影或分解的文件,LOCPOT:,总的局域势,ELFCAR:,电子局域函数,11,程序举例,用,VASP,求,Mg,的电子态密度和能带，分如下几步,:,(1).,生成,4,个输入文件,:,POSCAR,、,POTCAR,、,INCAR,、,KPOINTS,(2).,优化晶格参数,求出能量最低所对应的晶格参数,(3).,固定晶格参数,求出能态密度,(DOSCAR),确定费米能量,(4).,修改,KPOINTS,和,INCAR,输入文件,固定电荷密度,做非自洽,计算,得到输出文件,EIGENVAL,(5).,提取数据,画图,12,(1).,生成,4,个输入文件,:,POSCAR,POTCAR,KPOINTS,INCAR,System=hcp Mg,ISTART=0,ENCUT =150.0,NELM=200,EDIFF=1E-04,EDIFFG=-0.02,NPAR=4,NSW=1,IBRION=2,ISIF=2,ISYM=1,K-Points,0,Monkhorst Pack,21 21 21,0 0 0,VASP,提供,各种,POTCAR,Hcp-Mg,3.208,0.5 -0.866 0,0.5 0.866 0,0.0 0.0 1.6,2,Direct,0.0 0.0 0.0,0.66667 0.33333 0.5,13,(2).,优化晶格参数,求出能量最低所对应的晶格参数,固定晶格参数,求出能态密度,(DOSCAR),确定费米能量,找到平衡晶格常数后,把该值写入到,POSCAR,文件中,并增加,K,点数,作一个离子步自洽计算,(NSW=0,IBRION=-1).,(ii),从,DOSCAR,输出文件中读出态密度和费米能级,费米能级也可从,OUTCAR,中读出,.,14,态密度图,15,(4).,做非自洽计算,求电子结构,修改,INCAR,文件,:,将参数,ICHARG,设为,11,修改,KPOINTS,输入文件,运行,VASP,程序,从输出文件,EIGENVAL,中提出电子结构作图,16,能带图,17,电荷密度图,Be(0001),18,操作界面,计算过程主要在,linux,系统下进行，,VASP,软件的图形界面发展还不够完善，计算及提交作业时主要利用的工具是,putty,和,WinSCP,。,19,WinSCP,：主要功能是在本地与远程计算机间安全的复制文件,20,Putty,界面,向,linux,系统提交作业工具,21,
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